Dodaj tę stronę do książki
Pokaż książkę (0 stron)
Proponowane strony
| Energia odnawialna |
|---|
 |
| Energia wodna Energia geotermalna Energia prądów morskich, pływów i falowania Energia słoneczna Energia wiatru Biopaliwo Biomasa Biogaz Energia cieplna oceanu |
Elektrownia wodna – zakład przemysłowy zamieniający energię potencjalną wody na elektryczną.
Elektrownie wodne są najintensywniej wykorzystywanym źródłem odnawialnej energii. W 2010 roku dostarczyły łącznie 3427 TWh energii elektrycznej, co stanowi 16% całkowitej produkcji energii elektrycznej na świecie[1]. Największe elektrownie wodne mają moc przekraczającą 10 GW[2]. Norwegia, Demokratyczna Republika Konga, Paragwaj i Brazylia uzyskują ponad 85% swojej energii elektrycznej z elektrowni wodnych.
Elektrownie wodne są stosunkowo tanim źródłem energii i mogą szybko zmieniać generowaną moc w zależności od zapotrzebowania. Ich wadą jest ograniczona liczba lokalizacji, w których można je budować. Ponadto budowa zapór dla elektrowni wodnych pociąga za sobą zahamowanie naturalnego biegu rzeki i tworzenie zbiorników retencyjnych, drastycznie zmieniających środowisko[2].
Spis treści |
Energia wodna była używana w młynach wodnych od czasów starożytnych. Po wynalezieniu generatora elektrycznego, możliwe stało się wykorzystanie jej do wytwarzania elektryczności. Pierwsze elektrownie wodne powstały w drugiej połowie XIX wieku. Do 1890 roku w USA powstało ich ponad 200[3]. Moc większości z nich wynosiła kilka kilowatów.
W 1920 roku około 40% energii elektrycznej w USA było produkowane w elektrowniach wodnych. Elektrownie te stawały się stopniowo coraz większe, co pociągnęło za sobą konieczność wprowadzenia prawnych regulacji dotyczących ich wpływu na środowisko. W 1936 powstała Zapora Hoovera o mocy 1345 MW, a w 1942 Zapora Grand Coulee o mocy 6809 MW[4]. Kolejny rekord, 14 GW, ustanowiła Zapora Itaipu uruchomiona w 1984 w Ameryce Południowej. Aktualnie największą moc, 22,5 GW, ma Zapora Trzech Przełomów w Chinach.
Ponieważ źródłem energii elektrycznej w elektrowniach wodnych jest energia potencjalna wody, ilość tej energii jest proporcjonalna do wysokości, jaką traci woda w obrębie elektrowni. Aby zmaksymalizować tę energię, buduje się wysokie zapory, które umożliwiają spiętrzenie wody. Przykładowo, zapora Itaipu ma wysokość 196 metrów.
Elektrownie szczytowo pompowe służą do dostosowywania produkcji energii do jej chwilowego zapotrzebowania. W czasie małego zapotrzebowania na energię, jej nadmiar jest wykorzystywany do pompowania wody do zbiornika znajdującego się na dużej wysokości. W czasie dużego zapotrzebowania, woda jest uwalniana i jej energia potencjalna przetwarzana jest z powrotem na energię elektryczną. Elektrownie szczytowo-pompowe stanowią aktualnie największe akumulatory energii potencjalnej i umożliwiają wykorzystywanie niestabilnych źródeł energii, takich jak elektrownie wiatrowe i elektrownie słoneczne.
Elektrownie przepływowe nie spiętrzają dodatkowo wody i nie wymagają tworzenia zalewów. Ich moc jest ograniczona przez moc płynącej naturalnie wody. W czasie małego zapotrzebowania na energię woda swobodnie przepływa przez taką elektrownię. Elektrownie przepływowe działają najefektywniej jeśli są zbudowane w miejscach gdzie jest ona w naturalny sposób spiętrzona.
Elektrownie pływowe wykorzystują energię potencjalną wody morskiej spiętrzonych w czasie pływów. Ich moc zmienia się w ciągu doby, ale w sposób całkowicie przewidywalny, co pozwala uzupełnić je w zbiorniki umożliwiające generowanie energii w sposób ciągły. Powstają też generatory czerpiące energię z energii kinetycznej wody przemieszczającej się w czasie pływów.
Małe elektrownie wodne (określane skrótem MEW) to te o mocy poniżej 5 MW. Podział ten jest dość umowny (w Skandynawii i Szwajcarii granicą są 2 MW, a w USA 15 MW). Małe elektrownie wodne wyróżnia się, ponieważ ich wpływ na środowisko naturalne jest znikomy i dlatego nie dotyczą ich kontrowersje ekologiczne związane z budową dużych elektrowni.
Elektrownie wodne są najintensywniej wykorzystywanym źródłem wśród odnawialnych źródeł energii. Działają w 150 krajach i w 2010 roku dostarczyły łącznie 3427 TWh energii elektrycznej, co stanowi 16% całkowitej produkcji energii elektrycznej na świecie[1]. Paragwaj i Norwegia opierają swój rynek energii elektrycznej w całości na elektrowniach wodnych.
Elektrownia wodna zwykle nie pracuje z pełną mocą przez cały rok. Stosunek średniej produkcji rocznej do możliwości produkcji przy pracy z pełną mocą nazywa się współczynnikiem wydajności. Poniższa tabela przedstawia kraje wytwarzające najwięcej energii elektrycznej w elektrowniach wodnych.
| Kraj | Roczna produkcja (TWh) | Moc elektrowni (GW) | Wydajność | % krajowej energii |
|---|---|---|---|---|
 Chińska Republika Ludowa |
652,05 | 196,79 | 0,37 | 22,25% |
 Kanada |
369,5 | 88,974 | 0,59 | 61,12% |
 Brazylia |
363,8 | 69,080 | 0,56 | 85,56% |
 Stany Zjednoczone |
250,6 | 79,511 | 0,42 | 5,74% |
 Rosja |
167,0 | 45,000 | 0,42 | 17,64% |
 Norwegia |
140,5 | 27,528 | 0,49 | 98,25% |
 Indie |
115,6 | 33,600 | 0,43 | 15,80% |
 Wenezuela |
85,96 | 14,622 | 0,67 | 69,20% |
 Japonia |
69,2 | 27,229 | 0,37 | 7,21% |
 Szwecja |
65,5 | 16,209 | 0,46 | 44,34% |
| Miejsce | Elektrownia | Kraj | Moc (MW) |
|---|---|---|---|
| 1 | Zapora Trzech Przełomów | Chińska Republika Ludowa |
20 300 |
| 2 | Itaipu | Brazylia Paragwaj |
14 000 |
| 3 | Guri | Wenezuela |
10 200 |
| 4 | Tucurui | Brazylia |
8 370 |
| 5 | Zapora Grand Coulee | Stany Zjednoczone |
6 809 |
 |
Ta sekcja od 2011-10 wymaga uzupełnienia źródeł podanych informacji. Informacje nieweryfikowalne mogą zostać zakwestionowane i usunięte. Aby uczynić sekcję weryfikowalną, należy podać przypisy do materiałów opublikowanych w wiarygodnych źródłach. |
Zasoby hydroenergetyczne Polski szacuje się na 13,7 TWh rocznie, z czego 45,3% przypada na Wisłę, 43,6% na dorzecza Wisły i Odry, 9,8% na Odrę i 1,8% na rzeki Pomorza, przy czym same elektrownie na rzekach pomorskich zapewniały przed II wojną światową energię elektryczną portowi morskiemu w Gdyni, Kartuzom oraz Gdańskowi i jego okolicom, co daje wyobrażenie jak duży potencjał mają elektrownie wodne. Obecnie Polska wykorzystuje swoje zasoby hydroenergetyczne jedynie w 12%, co stanowi 7,3% mocy zainstalowanej w krajowym systemie elektroenergetycznym (dla porównania Norwegowie, rekordziści w tej dziedzinie, uzyskują z energii spadku wody 98% energii elektrycznej).
Do lat 80. ubiegłego wieku panował powszechny pogląd, że elektrownie wodne są źródłem "czystszej" energii, to znaczy, że są najmniej szkodliwe dla środowiska naturalnego. Uważano, że podczas wytwarzania energii przez elektrownię wodną do atmosfery nie dostają się żadne zanieczyszczenia, a poziom emitowanego hałasu (ze względu na małą prędkość obrotową turbin) jest niski. Ostatnie badania pokazują jednak, że zbiorniki zaporowe mogą być źródłem emisji metanu[7]. Ilość emitowanego metanu w zależności od lokalnych warunków (głównie ilości nagromadzonej materii organicznej, temperatury, obecności substancji hamujących metanogenezę) może się znacznie różnić. Przykładowo, Jezioro Turawskie emituje ok. 42 mg metanu w przeliczeniu na powierzchnię 1 m² (co stanowi ok. 9% całej ilości gazów emitowanych z osadów wynoszącej średnio 1445 ml m-2d-1), podczas gdy Jezioro Włocławskie ponad 400 mg (co stanowi ok. 27% całej objętości emitowanej z osadów wynoszącej średnio 3114 ml m-2d-1). Z tego powodu zbiorniki elektrowni wodnych uważane są za istotne źródło gazów cieplarnianych[8]. Uznaje się, że emisja metanu jest duża w świeżo powstałych zbiornikach, gdzie znajduje się dużo materii organicznej z zalanej roślinności, a następnie, wraz z jej wyczerpywaniem się na skutek rozkładu, spada. Odkrycia z początku XXI w. wskazują jednak, że w kilkudziesięcioletnich zbiornikach ilość nagromadzonej materii organicznej ponownie wzrasta, stając się źródłem znacznych emisji metanu[9].
Jednak budowa elektrowni znacząco zmienia ekosystem i krajobraz otoczenia. Aby uzyskać wysoki poziom wody, często trzeba zalać ogromne obszary dolin rzek. Wiąże się to z przesiedleniem ludzi mieszkających dotychczas w tym miejscu oraz prawdopodobną zagładą żyjących zwierząt i roślin. Powstały w miejsce szybkiej, wartkiej rzeki zbiornik zawiera wodę stojącą, co sprawia, że rozwijają się tam zupełnie inne organizmy niż przed powstaniem zapory. Jednocześnie duży zbiornik charakteryzuje się znacznie większym parowaniem i zmienia wilgotność powietrza na stosunkowo dużym obszarze. Wartka dotychczas rzeka po wyjściu z zapory zwykle płynie już bardzo wolno. Zmniejsza się napowietrzanie wody, brak okresowych powodzi prowadzi do zamulenia dna.
Przykładowo, po wybudowaniu tamy w Asuanie (Egipt) na Nilu osady z górnego biegu rzeki (stanowiące od tysięcy lat istotny czynnik umożliwiający uprawę rolną w delcie Nilu) przestały przepływać przez tamę. Wiąże się to z koniecznością nieustannego pogłębiania zbiornika.
Powyższe uwagi nie odnoszą się do małych elektrowni wodnych, które piętrzą wodę w rzekach na niewielkie wysokości. Dlatego też nie powodują powstania zbiorników wodnych, a jeśli takie powstają, mają niewielkie rozmiary. Małe elektrownie wodne wpływają korzystnie na poziom wód gruntowych i retencję wód, uspokajają nurt rzeki i zatrzymują zjawiska erozji dennej i bocznej. Wyposażone w odpowiednie urządzenia ochrony ryb nie powodują szkód dla środowiska.
|
|||||||||||||||||||
